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(五)FMT与代谢性疾病
(1)糖尿病
糖尿病,是一种代谢性疾病,以高血糖为主要特征。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损,或两者兼有引起。长期存在的高血糖,导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。
2021年12月初,国际糖尿病联合会(IDF)发布了《2021 IDF全球糖尿病地图(第10版)》。报告指出,糖尿病已经成为21世纪全球增长最快的疾病之一,它的发展速度令人担忧,每5秒就有1人死于糖尿病。而我国糖尿病患者数量位居世界第一,每10个人中就有1人患有糖尿病。
糖尿病患者的肠道菌群变化与糖尿病发展存在密切关系。肠道菌群失衡易引起患者机体炎症反应,进而升高血糖水平,导致糖尿病的发生。《Nature》官网发表的一篇研究显示:肠道菌群分泌的丁酸会改善胰岛素响应,而丙酸会增加2型糖尿病风险。肠道菌群还可能通过短链脂肪酸(SCFAs)来影响糖尿病的进展。SCFAs是肠道菌群发酵食物产生多种代谢产物之一,包括乙酸、丙酸、丁酸等。
2020年,《Gut》上一篇研究发现FMT可以阻止人类新发1型糖尿病的进展。研究人员将发病<6周的患者(18-30岁)随机分为两组,一组在4个月内接受三个自体或异体(健康供体)FMT治疗,另一组为对照组。最后发现FMT阻止了新确诊的1型糖尿病患者发病12个月后内源性胰岛素分泌的下降。
一项回顾性研究对接受FMT的糖尿病患者进行了分析。结果显示,FMT可以显著降低糖尿病患者的血糖水平,并且对2型糖尿病的治疗效果比1型更为明显。
(2)肥胖症
肥胖症是指机体脂肪总含量过多或局部含量增多及分布异常,是由遗传和环境等因素共同作用而导致的慢性代谢性疾病。根据《第五次国民体质监测公报》的数据,2020年中国成人的超重比例为35.0%,肥胖的比例为14.6%,已经成为不容忽视的公共卫生问题。
另外,肥胖症作为代谢综合征的主要组分之一,还与多种疾病如2型糖尿病、血脂异常、高血压、冠心病、卒中和某些癌症密切相关。肥胖症及其相关疾病可损害患者身心健康,导致生活质量下降,预期寿命缩短,“减肥”已经刻不容缓!
最新研究结果表明,肠道菌群在肥胖症发生发展中扮演着重要角色。我们身体中的细菌可简单的分为两大阵营:“厚壁菌”和“拟杆菌”,这两大菌群的比例决定着机体炎症水平,并与肥胖症,糖尿病等多种疾病相关。
2006年发表于《自然》的研究显示,肥胖人群与正常人群相比,厚壁菌平均增高20%,拟杆菌平均减少近90%。
2018年,Wenjing Sun等人在《BioMed Research International》杂志发表了一项研究。该研究利用高脂饮食诱导形成肥胖的大鼠模型,随后将正常大鼠的肠道FMT给肥胖大鼠,研究FMT对肥胖的作用。
研究发现,紊乱的肠道菌群会合成更高的DCA和CA,随后影响5-HT的合成,从而影响胃肠道运动,造成营养物质过量积累,引发肥胖发生。FMT能有效降低代谢产物DCA和CA的以及5-HT含量,改善肥胖。
(3)代谢综合征
代谢综合征是指人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态,是一组复杂的代谢紊乱症候群,也是导致糖尿病心脑血管疾病的危险因素。
随着社会的发展和人们生活水平的提高,代谢综合征的发病率逐渐增高。据调查显示,欧洲的女性的代谢综合征患病率达到38%,男性高达41%。而在我国,60岁以上人群代谢综合征患病率达到58.1%,而且北方人群患病率高于南方人群。代谢综合征已成为威胁国人心血管健康不为人知的“杀手”。
肠道菌群的重要功能之一是代谢各种营养物质和外源性物质。其代谢能力甚至超过人体细胞,产生的生物活性代谢物可以直接或间接影响宿主的生理机能。通过改善肠道菌群,调节糖脂代谢,抑制炎症反应,改善代谢紊乱,从而防治代谢综合征。
2017年,Kootte等人研究发现,在代谢综合征中,来自瘦子的粪菌对受体胰岛素敏感性的改善,受受体基线肠道菌群组成的驱动,相关结果发表在《Cell Metabolism》中。
该研究共纳入38名49-60岁男性代谢综合征受试者,体重指数为32.5-40.4。随机分成2组,其中26人移植瘦供体的粪菌,12人移植自己的粪菌作为对照。自体移植和异体移植之间的基线特征没有差异。自体移植与瘦供体移植两组间在粪菌移植18周后未观察到代谢变化。
但在移植瘦供体粪菌的6周后,胰岛素敏感性显著改善,连同菌群组成和γ-氨基丁酸等血浆代谢产物也发生变化;进一步研究结果显示,接受移植前,受体自身的菌群多样性越低,在第6周时代谢改善越为明显。这一定程度说明了肠道菌群与代谢综合征的因果关系,也提示可以通过分析菌群组成预判肠菌移植的效果。
(4)其他代谢性疾病
最近的一项前瞻性研究证明,FMT对降低血清尿酸水平和改善痛风患者的痛风症状是有效的。FMT对三甲胺尿症显示了其疗效。
(六)FMT与肿瘤
(1)肿瘤
肿瘤是临床上常见的疾病,一般分为良性肿瘤和恶性肿瘤,当然还有一种界于两者之间的所谓“交界性肿瘤”。恶性肿瘤其实在民间还有一通俗说法,就是癌症,英文名为Cancer。良性肿瘤,对患者影响较小,行手术治疗可以达到治愈。恶性肿瘤进展快,死亡率高,是大家比较关注的公共卫生问题。
迄今针对肿瘤的治疗方法包括:放射治疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗。但在肿瘤的治疗过程中,这些方法都会引起患者严重的不良反应,或出现治疗效果不佳的现象。
在2011年时,世界卫生组织就提出:至少有1/3的癌症可以通过现有医疗措施尽量提高治愈率。2018年,FMT开始进入癌症治疗领域研究和临床应用,相继被美国NIH国家癌症研究中心纳入癌症患者研究领域。2020年,获得科学界认可,相应成果发表在国际顶级期刊《Science》上。FMT开始走向临床应用,造福癌症患者。
FMT联合PD-1,提升抗癌疗效
有研究证实,患者的肠道菌群可以影响PD-1疗法的效果。在接受免疫疗法之前调节患者的肠道菌群(如FMT等)能够明显增加治疗的益处。
2021年,Science杂志上发表研究结果,NIH与UPMC希尔曼癌症中心的研究团队将抗PD-1治疗有效患者(CR≥12月)的粪便提取功能菌群,移植给了10位PD-1疗法无效的晚期黑色素瘤患者,并继续使用PD-1药物。10人中,1人的肿瘤完全缓解,2人的肿瘤明显缩小。
(2)放射性肠炎
70%的肿瘤需要接受放疗,其是癌症治疗一种有效的治疗方法,但放疗在杀灭癌细胞的同时也存在一些副作用,最常见的主要是放射性肠炎(Radiation enteritis,RE)。
RE常表现为腹泻、腹痛、便血、排便形态改变(便溏、便秘)、肛门疼痛等症状,治疗不当时,可能出现如肠穿孔、肠梗阻等严重并发症。RE症状极易迁延反复,长期不愈,慢性RE中约90%可能出现永久性的排便习惯改变(便秘、腹泻、失禁等)。
最新研究表明,FMT可以有效避免辐射及辅助恢复放疗之后的RE等症状。
一项研究发现,RE患者的肠道菌群在组成和多样性方面表现出显著的变化。在RE中,Actinobacteria和Proteobacteria的大多数细菌的丰度增加,而且这些细菌大多是条件性病原菌,如大肠杆菌。相比之下,Firmicutes和Bacteroides成员的丰度则减少。当益生菌的丰度降低时,条件致病菌会繁殖并占据其生态位,这反过来又会进一步抑制益生菌的生长,促进内毒素的释放,从而加剧肠道炎症。
2018年,《Radiotherapy and Oncology》上发表研究结果称,FMT可以治疗慢性RE。
研究团队对5名常规治疗无效的慢性RE患者实行了MT疗法,并在一段时间后,评估他们的机体内放射毒性、胃肠道症状严重度(腹泻、肠出血、腹痛和大便失禁)、以及肠道菌群的多样性等。
8周之后,5例患者中有3例患者的临床症状、内镜和影像学表现均改善,1例无效,还有1例因其他原因转手术;成功率高达80%。
(七)FMT与血液疾病
(1)移植物抗宿主疾病
异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)是多种血液系统恶性肿瘤及骨髓衰竭类疾病获得治愈的重要手段之一。移植物抗宿主病(GVHD)是其主要的并发症之一,它是一类致命的炎症性疾病,其病因主要是所移植的同种异体T细胞将宿主组织当作异体物质并进行免疫攻击,多累及皮肤、肝脏、消化道等器官,使病人出现一系列的不良反应,严重影响患者的生存期及生活质量。
肠道菌群和宿主免疫系统之间的相互作用是生物领域研究的关键性问题之一。有报道显示,肠道菌群可以有效调节GVHD。allo-HSCT过程中可能造成的肠道菌群损伤,提示针对肠道菌群的治疗干预手段,或可用于改善allo-HSCT疗法的预后。
来自Blood上2020年发表的一项前瞻性观察性研究,在100名接受allo-HSCT的患者中发现,粪便菌群的α-多样性及组成的特定变化与急性GVHD的风险显著相关,提示FMT等菌群干预手段或可用于预防急性GVHD的发生。同年FMT成为allo-HSCT后并发症GVHD的潜在治疗方法,并已纳入中国急性GVHD专家共识中。
2021年,American Journal of Hematology上发表了一项前瞻性研究,主要内容为FMT在急性及慢性GVHD患者中的应答及安全性。研究结果证明,在11名急性GVHD患者中,对FMT的总应答率及完全应答率分别可达到57%及42%;而在2名慢性GVHD患者中,FMT可维持或改善器官受累情况。另外,FMT可有效地清除患者胃肠道中的抗生素耐药细菌。
(八)FMT与其他疾病
(1)FMT与皮肤病
许多人在面对痤疮、过敏、湿疹、牛皮癣等皮肤问题时,往往只关注到皮肤表面,却忽略了皮肤健康背后的深层原因。事实上,我们的肠道、和皮肤之间存在一种神秘的联系,它们看似相差十万八千里,实则暗地息息相关,两者之间的桥梁,被称之为“肠﹣皮肤轴”。
有证据表明肠道微生物群及其代谢物会向皮肤转移,直接地影响皮肤生理和免疫反应。当肠道屏障功能紊乱时,肠漏就会发生,使得原本一些不应该进入血液的物质穿过肠壁进入血液循环,这会触发我们的免疫系统产生炎症反应,导致局部和全身性炎症,进而导致皮肤问题的发生。同时,肠道微生物发酵产生的短链脂肪酸(丙酸盐、醋酸盐和丁酸盐)被认为是影响皮肤微生物稳态的关键,会影响皮肤的免疫防御机制。
临床观察发现皮肤与肠道关系密切,皮肤疾病和肠道疾病经常联合出现,如肠病性肢端皮炎(肠道对锌的吸收异常引起肢端皮炎、脱发和腹泻)、口周皮炎(与幽门螺杆菌引起的胃炎之间存在相关性)。肠道及皮肤都属于与外界环境接触的外表面,具有类似的信号转导和神经支配通路,这也为皮肤病的治疗提供了新思路,表明通过调节肠道菌群或可治疗皮肤的病变。
在一项研究报告中银屑病患者在FMT后的几周内银屑病关节症状有显著改善,在FMT后的1个月、4个月和10个月复查时,患者的银屑病关节炎活动度显著降低。另一项研究中银屑病患者在接受FMT治疗1周时,皮肤及消化道症状开始缓解;5周时,皮肤红斑、鳞屑明显减轻,第2次FMT治疗5周时(第10周末),皮损基本消退,留有淡褐色色素沉着,腹部及双小腿少许陈旧性红斑,部分伴少许细薄鳞屑,在随访22周后,患者肠易激综合征临床症状消失,无皮肤和肠道症状复发,且无不良反应发生。
除了银屑病的FMT治疗,FMT也用于荨麻疹(diabetes)和过敏性皮炎(Atopic Dermatitis,AD)治疗。慢性荨麻疹与全身性炎症相关的免疫反应改变有关,而肠道菌群在免疫调节中发挥着重要的作用,并可能参与慢性荨麻疹的发生、发展。
(2)FMT与肾脏疾病
据医学期刊《柳叶刀》公布的一份数据显示,中国慢性肾脏病患病人数达1.3亿,也就是全国平均每10人里面就有一名慢性肾脏病患者,慢性肾脏(CKD)病近年也逐渐脱离了所谓“老人病”的印象,年轻化趋势越来越明显。
CKD影响着全球约13.4%的人口,是一个日益严重的全球健康负担。成人中,高血压和糖尿病是CKD的主要原因,而先天性肾脏和泌尿生殖道异常占儿童CKD病因的大部分。CKD与心血管疾病、神经系统并发症、不良妊娠结局和高钾血症等严重健康状况的发展有关。在儿童中,CKD会影响神经认知能力、学校表现、成长、生活质量等。
最近的研究表明,肠道微生物群失调在CKD的病理生理学中起着关键作用,并导致严重的CKD。
Lun等比较了CKD患者与健康人的粪便菌群,发现CKD患者肠道中拟杆菌门和变形菌门增加,厚壁菌门减少;与健康人相比,CKD患者中分别有12个或19个细菌种系显著升高或降低,这31个细菌种系可被用作区分CKD患者和健康人的肠道菌群标志物,尤其是毛螺旋菌和瘤胃球菌。
Wu等研究发现,9个细菌种属与CKD分期高度相关,其中帕拉普氏菌属和假丁酸弧菌属等在鉴别慢性肾病和健康人方面优于尿蛋白/肌酐比值。由此可见,肠道菌群可以作为CKD的诊断和分期的标志物。
鉴于肠道菌群紊乱与肾脏疾病进展密切相关,如能改善肠道菌群的结构和数量,则可以减少肠源性尿毒症毒素的产生,从而改善全身微炎症状态,减轻肾损伤,延缓CKD进展。
FMT是近年来兴起的治疗肠道菌群功能紊乱的新方法,该方法已被用于复发性艰难梭菌感染、炎症性肠病、慢性代谢性疾病和自身免疫性疾病等的治疗。目前FMT在肾脏疾病治疗中的报道较少,但肠菌移植作为肾脏疾病的辅助治疗有着巨大的潜力。
(3)FMT与免疫相关性疾病
肠道菌群与宿主免疫反应之间存在直接和间接的相互作用,能够对宿主健康产生多方面的影响。肠道菌群紊乱导致的生态失调与许多疾病的易感性有关,特别是免疫相关性疾病。
肠道其实是人体最大的免疫器官,肠道的免疫功能占全身免疫功能的70%,有近一半的免疫细胞附着在肠道,对抗着不断入侵的细菌病毒。而肠道菌群,无论是在促进免疫系统的发育还是调节机体的免疫系统方面都发挥了至关重要的作用。
一旦肠道菌群和免疫系统之间的平衡被打破,肠道免疫系统的功能紊乱就会引发多种疾病。肠道菌群失调,即肠道菌群的组成和数量发生改变,被发现与多种免疫相关疾病相关,包括炎性肠病、结直肠癌、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮和多发性硬化等。
FMT是针对肠道疾病的一种新兴治疗技术,通过FMT,可以重建患者的肠道菌群,有效纠正肠道菌群紊乱。FMT最初用于艰难梭状芽孢杆菌感染(clostridium difficile infection,CDI)的治疗,近年来逐渐应用于其他与菌群改变相关疾病的治疗,特别是免疫相关性疾病如IBD等。FMT在这些免疫相关疾病中的作用机制可能与增加菌群多样性、恢复菌群代谢产物水平以及增强肠道黏膜屏障等有关。
(4)FMT与关节病
类风湿性关节炎(RA),又称类风湿,是一种病因尚未明确的慢性、进展性、以侵蚀性滑膜炎为主的全身疾病,目前公认RA是一种自身免疫性疾病。该病女性多发,病因研究到目前为止尚无定论,与遗传、环境、免疫等因素有关。患病后,患者不仅会出现关节病变,还会累及身体重要脏器。
RA在国外被描述为“5D”疾病,即死亡(Death )、残疾(Disability )、痛苦(Discomfort)、 经济损失(Dollarlost)、药物中毒(Drugtoxicity),足以说明RA危害的严重性。我国RA患病率约为0.3%~0.4%,未经及时、规范治疗的患者可出现关节骨质的破坏,最终导致关节畸形和功能丧失。2006年第二次全国残疾人抽样调查结果显示,关节病是目前我国肢体残疾的两大主要原因之一,而在关节病中RA的致残率高居榜首。
到目前为止,RA尚无特效治疗药物,并不能完全治愈,治疗的关注点仍以改善关节症状、防止关节变形、恢复关节功能、延缓病情进展、减少并发症等为主。肠道微生物群对宿主固有和适应性免疫系统的建立有重大影响,在维持机体免疫稳态方面起重要作用,已有研究表明肠道菌群与RA的发病相关。
2022年2月16日报道,北京某医院风湿免疫科栗占国团队和中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)康禹副研究员团队合作,在 Science 子刊 Science Advances 发表了一篇研究论文。
该研究发现类风湿患者肠道中丁酸代谢菌群通过影响肠道内丁酸净含量,参与RA疾病活动、抗体生产和关节变形,揭示了肠道内丁酸代谢菌在RA发病机制中的关键作用,以及丁酸调节RA患者免疫反应的分子机制,提示了丁酸对RA临床治疗潜力。
越来越多的关于RA的病因研究都指向了肠道菌群,肠道菌群的失衡导致了包括维生素C和丁酸等多种营养物质合成的减少或缺失,引起了这个难治之症,因此改善或重建肠道菌群微生态就成为了改善或治疗RA的方法。
FMT是一种强有力的临床治疗手段,可以改善肠道菌群失调,进而调节肠道菌群产物代谢,改善RA症状。从已知的研究发现,FMT可以在自闭症、阿尔兹海默症等神经类疾病、肥胖等代谢类疾病、胃肠道疾病以及肿瘤治疗方面发挥有效作用。根据调查结果,未来FMT还可能是其他疾病的潜在有用疗法。正在进行的临床试验将继续为这一不断发展的领域提供更多有效证据。